特表 2024-522653 フレネル構造付き透明投影スクリーンおよびそれを用いた投影システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】フレネル構造付き透明投影スクリーンおよびそれを用いた投影システム

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/62 20140101AFI20240614BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20240614BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20240614BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

G03B21/62

G03B21/14 Z

G02B5/02 C

H04N5/74 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023576097

(86)(22)【出願日】2022-05-31

(85)【翻訳文提出日】2023-12-07

(86)【国際出願番号】 CN2022096270

(87)【国際公開番号】W WO2022257819

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】202110629866.9

(32)【優先日】2021-06-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523463214

【氏名又は名称】ティーディー エレクトロオプティック フィルムズ （ティーディーイーエフ） インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＤ ＥＬＥＣＴＲＯＯＰＴＩＣ ＦＩＬＭＳ （ＴＤＥＦ） ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ２８０， Ｈｕａｎｇｐｕ Ｊｉａｎｇ Ｒｏａｄ， Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｎｅｗ ＆ Ｈｉ－ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， Ｓｕｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５５００， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100104226

【弁理士】

【氏名又は名称】須原 誠

(72)【発明者】

【氏名】マー ジュン

(72)【発明者】

【氏名】シュェ ジゥヂー

【テーマコード（参考）】

2H021

2H042

2K203

5C058

【Ｆターム（参考）】

2H021BA03

2H021BA07

2H021BA08

2H042BA04

2H042BA12

2H042BA14

2H042BA19

2K203FA62

2K203FA82

2K203FB03

2K203FB09

2K203GC22

2K203GC30

2K203HB25

2K203HB26

2K203HB29

2K203MA01

2K203MA02

2K203MA05

5C058BA35

5C058EA01

5C058EA34

(57)【要約】

本発明は、フレネル構造付き透明投影スクリーンに関し、該投影スクリーンは特定構造を有する複数のフレネル構造ユニットを有する。各フレネル構造ユニットに照射された入射光が入射光に対応した位置のフレネル微細構造によって補正され、一定の可視範囲において観察者方向に反射され、透明投影スクリーンの表示均一性を高めると同時に、外部環境光の透明投影スクリーンへの干渉を低減し、それを用いた投影システムが良好な視聴効果を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向して平行に設けられた第１表面および第２表面を有するベース層と、
前記ベース層の第１表面に形成された複数のフレネル構造ユニットを有するフレネル構造層であって、前記複数のフレネル構造ユニットは共通の中心を有する複数の同心円弧を形成するように配列され、各前記フレネル構造ユニットは同心円の中心に近い第１側表面、同心円の中心から遠い第２側表面および前記ベース層の第１表面に平行な底面を有し、複数の前記第１側表面および複数の前記第２側表面は前記フレネル構造層の第１表面を形成し、複数の前記底面は前記フレネル構造層の第２表面を形成し、各前記フレネル構造ユニットの断面は互いに交差する３つの線ａ、線ｂおよび線ｃからなり、前記線ｂ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角β１がβ１＞６０°である、第１屈折率ｎ１を有するフレネル構造層と、
互いに対向して設けられた第１表面および第２表面を有する表示層であって、前記表示層の第２表面は前記フレネル構造層の第１表面上にあり、前記表示層の第２表面は実質的に前記フレネル構造層の第１表面と同形状であり、前記フレネル構造層の第１表面と実質的に同一の構造を形成する、第２屈折率ｎ２を有する表示層と、
互いに対向する第１表面および第２表面を有する屈折率整合層であって、前記屈折率整合層の第２表面は前記表示層の第１表面上にあって前記表示層の第１表面と同形状であり、前記屈折率整合層の第１表面は前記ベース層の第２表面と平行な表面である、第３屈折率ｎ３を有する屈折率整合層と、備え、
前記第１屈折率ｎ１は第３屈折率ｎ３と実質的に同じである、ことを特徴とするフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項2】

前記線ａ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角α１が０°＜α１≦６０°である、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項3】

前記フレネル構造ユニットにおける前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１は、同心円の中心から離れた前記フレネル構造ユニットほど大きい、ことを特徴とする請求項２に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項4】

各前記フレネル構造ユニットの断面は三角形であり、前記線ａと前記線ｃの挟角α２が０°＜α２≦６０°であり、前記線ｂと前記線ｃの挟角β２がβ２＞６０°である、ことを特徴とする請求項２に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項5】

複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２は同心円の中心から離れるにつれて漸増する、ことを特徴とする請求項４に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項6】

前記透明投影スクリーンは、同心円の中心に最も近い第１側面と、前記第１側面に対向して設けられて同心円の中心から遠い第２側面とを有し、複数のフレネル構造ユニットは前記第１側面を含む平面に垂直な方向に沿って、平行にシフトした位置関係にあり、フレネル構造ユニットの挟角α２の大きさは前記第１側面から前記第２側面の方向に向かって単調増加している、ことを特徴とする請求項５に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項7】

複数の前記フレネル構造ユニット上の前記線ｃの長さは実質的に一定である、ことを特徴とする請求項５に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項8】

複数の前記フレネル構造ユニット上の前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１は実質的に一定である、ことを特徴とする請求項５に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項9】

前記第１屈折率ｎ１は１．４～１．６である、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項10】

前記フレネル構造層を構成する第１透明光学材料は、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、光硬化接着剤の少なくとも１つを含む光学グレードの高透過率の光学接着剤である、ことを特徴とする請求項９に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項11】

前記表示層の厚度ｄが５００μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項12】

前記第２屈折率ｎ２が１．６以上である、ことを特徴とする請求項１１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項13】

前記表示層が、蒸着、スパッタリング、塗布、サンドブラストのいずれか１つで形成されたものである、ことを特徴とする請求項１２に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項14】

前記表示層を構成する第２透明光学材料は、金属または金属酸化物である、ことを特徴とする請求項１２に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項15】

前記ベース層を構成する材料は、硬質透明材料または可撓性透明材料である、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項16】

前記硬質透明材料は、ガラスである、ことを特徴とする請求項１５に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項17】

前記可撓性透明材料は、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥのいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１５に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項18】

各前記フレネル構造ユニットの第１側表面は、凸型または凹型の表面微細構造を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項19】

前記透明投影スクリーンは保護層をさらに含み、前記保護層が前記屈折率整合層の第１表面上にある、ことを特徴とする請求項１に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項20】

前記保護層を構成する材料は、ガラス、アクリル、ＰＥＴまたは他の高透過率硬質または可撓性材料のいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１９に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーン。

【請求項21】

プロジェクタと透明投影スクリーンとから構成され、前記透明投影スクリーンは請求項１～２０のいずれか１項に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーンである、ことを特徴とする投影システム。

【請求項22】

前記プロジェクタは短焦点距離プロジェクタまたは超短焦点距離プロジェクタである、ことを特徴とする請求項２１に記載の投影システム。

【請求項23】

前記プロジェクタは、前記透明投影スクリーンが配置された平面に垂直な直線上であって、同心円の中心を通過する直線上に配置されている、ことを特徴とする請求項２１に記載の投影システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本出願は、２０２１年６月７日に出願され、出願番号ＣＮ２０２１１０６２９８６６．９、発明名称「フレネル構造付き透明投影スクリーンおよびそれを用いた投影システム」の発明特許出願の優先権を主張し、そのすべての内容は参照により本出願に含まれる。

【0002】

本発明は、投影スクリーンおよび投影システムの技術分野に関し、具体的に、本発明は、環境光の干渉を受けにくく高コントラストで鮮明な画像形成が可能なフレネル構造付き透明投影スクリーンおよびそれを用いた投影システムに関する。

【背景技術】

【0003】

投影の用途は、家庭用のレーザー投影や業務用のスクリーン投影など、家庭用と業務用の２つの分野に分けられる。現在、家庭用投影も業務用投影も非透過型ディスプレイである。すなわち、投影領域に投影スクリーンを固定し、プロジェクタが表示画面を投影スクリーンに投影することで、観察者はスクリーン上のコンテンツを見ることができるが、投影スクリーンの背後の物体の画像は遮られる。観察者の視聴体験の要求がますます高くなっているため、車載投影ディスプレイ、地下投影ディスプレイ、大型商業広告、商品展示ウィンドウ、高級会議室などの特殊な応用シーンでは、観察者はコンテンツを表示するためのキャリアとして投影スクリーンを使用するだけでなく、同時に、透明性を持ち、投影スクリーンの背後の景色も投影スクリーンを通して観察者に提示できること、すなわち、透明ディスプレイ技術を必要としている。透明ディスプレイは、観察者のテクノロジーに対する要求を満たすことができるものであるが、現在の家庭用レーザー投影と商業用投影スクリーンは、透明ディスプレイの効果を達成することができない。

【0004】

透明ディスプレイは、光源の反射を解決し、設置スペースを節約するために、短焦点距離のプロジェクタを使用することが多いが、短焦点距離のプロジェクタは、不均一な明るさ、小さな視野角の問題を引き起こし、視聴体験に深刻な影響を与えると同時に、短焦点距離の透明投影は、周囲の光の影響を受ける可能性が高く、高コントラストの鮮明な画像にすることはできない。

【発明の概要】

【0005】

本出願は、主に、現在の透明投影スクリーンが環境光の影響を受け、高コントラストで鮮明な画像を形成できず、輝度が不均一で可視角度が小さいという問題を解決するために、フレネル構造付き透明投影スクリーンおよびそれを用いた投影システムを提供する。

【0006】

上記目的を達成するために、本出願は、フレネル構造付き透明投影スクリーンを提供する。前記透明投影スクリーンは、ベース層と、フレネル構造層と、表示層と、屈折率整合層とを備えている。
ベース層は、互いに対向して平行に設けられた第１表面および第２表面を有している。
フレネル構造層は、前記ベース層の第１表面に形成された複数のフレネル構造ユニットを有する。複数のフレネル構造ユニットは、共通の中心を有する複数の同心円弧を形成するように配列され、各フレネル構造ユニットは同心円の中心に近い第１側表面、同心円の中心から遠い第２側表面および前記ベース層の第１表面に平行な底面を有している。複数の前記第１側表面および複数の前記第２側表面は前記フレネル構造層の第１表面を形成し、複数の前記底面は前記フレネル構造層の第２表面を形成している。各フレネル構造ユニットの断面は互いに交差する３つの線ａ、線ｂおよび線ｃからなる。前記線ｂ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角β１はβ１＞６０°である。フレネル構造層は第１屈折率ｎ１を有する。
表示層は、互いに対向して設けられた第１表面および第２表面を有する。前記表示層の第２表面は前記フレネル構造層の第１表面上にあり、前記表示層の第２表面は実質的に前記フレネル構造層の第１表面と同形状であり、前記表示層は前記フレネル構造層の第１表面と実質的に同一の構造を有している。表示層は第２屈折率ｎ２を有する。
屈折率整合層は、互いに対向する第１表面および第２表面を有する。前記屈折率整合層の第２表面は前記表示層の第１表面上にあって前記表示層の第１表面と同形状であり、前記屈折率整合層の第１表面は前記ベース層の第２表面と平行な表面である。屈折率整合層は第３屈折率ｎ３を有する。
前記第１屈折率ｎ１は第３屈折率ｎ３と実質的に同じである。

【0007】

本出願のさらなる改良として、前記線ａ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角α１が０°＜α１≦６０°である。

【0008】

本出願のさらなる改良として、前記フレネル構造ユニットにおける前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１は、同心円の中心から離れた前記フレネル構造ユニットほど大きい。

【0009】

本出願のさらなる改良として、各前記フレネル構造ユニットの断面は三角形であり、前記線ａと前記線ｃの挟角α２が０°＜α２≦６０°であり、前記線ｂと前記線ｃの挟角β２がβ２＞６０°である。

【0010】

本出願のさらなる改良として、複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２は同心円の中心から離れるにつれて漸増する。

【0011】

本出願のさらなる改良として、前記透明投影スクリーンは、同心円の中心に最も近い第１側面と、前記第１側面に対向して設けられて同心円の中心から遠い第２側面とを有し、複数のフレネル構造ユニットは前記第１側面を含む平面に垂直な方向に沿って、平行にシフトした位置関係にあり、フレネル構造ユニットの挟角α２の大きさは前記第１側面から前記第２側面の方向に向かって単調増加している。

【0012】

本出願のさらなる改良として、複数の前記フレネル構造ユニット上の前記線ｃの長さは実質的に一定である。

【0013】

本出願のさらなる改良として、複数の前記フレネル構造ユニット上の前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１は実質的に一定である。

【0014】

本出願のさらなる改良として、前記第１屈折率ｎ１は１．４～１．６である。

【0015】

本出願のさらなる改良として、前記フレネル構造層を構成する第１透明光学材料は、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、光硬化接着剤の少なくとも１つを含む光学グレードの高透過率の光学接着剤である。

【0016】

本出願のさらなる改良として、前記表示層の厚さｄが５００μｍ以下である。

【0017】

本出願のさらなる改良として、前記第２屈折率ｎ２が１．６以上である。

【0018】

本出願のさらなる改良として、前記表示層を構成する第２透明光学材料は、金属または金属酸化物である。

【0019】

本出願のさらなる改良として、前記ベース層を構成する材料は、硬質透明材料または可撓性透明材料である。

【0020】

本出願のさらなる改良として、前記硬質透明材料は、ガラスである。

【0021】

本出願のさらなる改良として、前記可撓性透明材料は、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥのいずれか１つである。

【0022】

本出願のさらなる改良として、各前記フレネル構造ユニットの第１側表面は、凸型または凹型の表面微細構造を有する。

【0023】

本出願のさらなる改良として、前記凸型または凹型の表面微細構造の成形工程は、バンプドット、転写、サンドブラスト、スパッタリングのいずれか１つである。

【0024】

本出願のさらなる改良として、前記透明投影スクリーンは保護層をさらに含み、前記保護層が前記屈折率整合層の第１表面上にある。

【0025】

本出願のさらなる改良として、前記保護層を構成する材料は、ガラス、アクリル、ＰＥＴまたは他の高透過率硬質または可撓性材料のいずれか１つである。

【0026】

上記目的を達成するために、本出願は、投影システムをさらに提供する。前記投影システムは、プロジェクタと透明投影スクリーンとから構成され、前記透明投影スクリーンは上記に記載のフレネル構造付き透明投影スクリーンである。

【0027】

本出願のさらなる改良として、前記プロジェクタは短焦点距離プロジェクタまたは超短焦点距離プロジェクタである。

【0028】

本出願のさらなる改良として、前記プロジェクタは、前記透明投影スクリーンが配置された平面に垂直であって、同心円の中心を通過する直線上に配置される。

【発明の効果】

【0029】

本出願は以下の有益な効果を有する。フレネル構造付き透明投影スクリーンを提供し、該投影スクリーンに特定構造を有するフレネル構造ユニットが設けられ、各フレネル構造ユニットに照射された入射光が入射光に対応した位置のフレネル微細構造によって補正され、一定の可視範囲において観察者方向に反射され、透明投影スクリーンの表示均一性を高めると同時に、外部環境光の透明投影スクリーンへの干渉を低減し、それを用いた投影システムが良好な視聴効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】実施例１のフレネル構造付き透明投影スクリーンの断面構造を示す概略図である。

【図2】実施例１のフレネル構造付き透明投影スクリーンの正面図である。

【図3】実施例１のフレネル構造ユニットの断面構造を示す概略図である。

【図4】実施例１のフレネル構造付き透明投影スクリーンのベース層とフレネル構造層の断面構造を示す概略図である。

【図5】実施例１のフレネル構造ユニットの断面構造を示す概略図である。

【図6】実施例１のフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線を示す概略図である。

【図7】実施例１のフレネル構造ユニットの挟角α２の角度変化傾向を示す図である。

【図8】実施例２のフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線を示す概略図である。

【図9】実施例３のフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線を示す概略図である。

【図10】実施例４の表面微細構造を有するフレネル構造ユニットの断面構造を示す概略図である。

【図11】凹型表面微細構造を有するフレネル構造付き透明投影スクリーンの断面構造を示す概略図である。

【図12】凹型表面微細構造を有するフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線を示す概略図である。

【図13】本出願の透明投影スクリーンのプロジェクタ側の投影光線及び環境光に対する効果図である。

【図14】本出願の透明投影スクリーンの非プロジェクタ側の環境光に対する効果図である。

【符号の説明】

【0031】

１ ベース層
２ フレネル構造層
３ 表示層
４ 屈折率整合層
５ 保護層
１１ ベース層の第１表面
１２ ベース層の第２表面
２１ フレネル構造層の第１表面
２２ フレネル構造層の第２表面
２３ 第１側表面
２４ 第２側表面
２５ 底面
２６ 凹型表面微細構造
２７ 凸型表面微細構造
３１ 表示層の第１表面
３２ 表示層の第２表面
４１ 屈折率整合層の第１表面
４２ 屈折率整合層の第２表面
６ 第１側面
７ 第２側面

【発明を実施するための形態】

【0032】

本出願の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、以下、本出願の具体的な実施例および図面を組み合わせて本出願の技術的解決策を明確かつ完全に説明する。当然のことながら、説明される実施例は本出願の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではなく、本発明の範囲を限定するものではない。本出願の実施例に基づいて、当業者は創造的な労働をすることなく得られた他の実施例は、すべて本出願の保護範囲に含まれる。

【0033】

環境光の干渉を受けにくく、高コントラストで鮮明な画像形成が可能な透明投影スクリーンを作製するために、本出願はフレネル構造付き透明投影スクリーンを提供する。

【0034】

＜実施例１＞
フレネル構造付き透明投影スクリーンは、図１に示すように、ベース層１と、フレネル構造層２と、表示層３と、屈折率整合層４とを備えている。ベース層１は、互いに対向して平行に設けられた第１表面１１および第２表面１２を有する。
フレネル構造層２は、前記ベース層の第１表面１１上に配置された設けられた複数のフレネル構造ユニットを有する。前記複数のフレネル構造ユニットは、図２に示すように、共通の中心を有する複数の同心円弧を形成するように配列されている。図３に示すように、各前記フレネル構造ユニットは、同心円の中心に近い第１側表面２３、同心円の中心から遠い第２側表面２４、および、前記ベース層の第１表面１１に平行な底面２５を有している。図４から分かるように、複数の前記第１側表面２３と複数の前記第２側表面２４は前記フレネル構造層の第１表面２１を形成し、複数の前記底面２５は前記フレネル構造層の第２表面２２を形成している。図３から分かるように、各前記フレネル構造ユニットの断面は互いに交差する３つの線ａ、線ｂおよび線ｃを含んでいる。図３の左図は、線ａ、線ｂがそれぞれ不規則な線である場合のフレネル構造ユニットの断面概略図である。前記線ｂ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角β１は、β１＞６０°である。前記の不規則線は円弧に限定されない。好ましくは、線ｂの形状は直線形状である。フレネル構造層２は、第１屈折率ｎ１を有する。
表示層３は、互いに対向して設けられた第１表面３１と第２表面３２を有する。前記表示層の第２表面３２は前記フレネル構造層の第１表面２１上にあって、前記表示層の第２表面３２は実質的に前記フレネル構造層の第１表面２１と同形状である。前記表示層３は前記フレネル構造層の第１表面２１と実質的に同一構造を有する。表示層３は、第２屈折率ｎ２を有する。
屈折率整合層４は、互いに対向する第１表面４１と第２表面４２を有する。前記屈折率整合層の第２表面４２は前記表示層の第１表面３１上にあって、前記表示層の第１表面３１と同形状である。前記屈折率整合層の第１表面４１は前記ベース層の第２表面１２に平行な表面である。屈折率整合層４は、第３屈折率ｎ３を有する。
そして、前記第１屈折率ｎ１は第３屈折率ｎ３と実質的に同じである。

【0035】

透明投影スクリーンの入射光線に対する反射光線と透明投影スクリーンが配置された平面の挟角θは、好ましくは、図６、図８、図９および図１２に示すように、３０°≦θ≦９０°である。

【0036】

上記に提供されるフレネル構造付き透明投影スクリーンには、特定構造を有するフレネル構造ユニットが設けられているので、各フレネル構造ユニットに照射された入射光が入射光に対応した位置のフレネル微細構造によって補正され、補正後の角度θの大きさは、反射光線が観察者の可視範囲内に入射するのに有利であり、結果として透明表示スクリーンの輝度均一性を高めることができる。また、プロジェクタは投影スクリーンの片側に配置されて投影することが多いため、プロジェクタの所在位置から離れた投影スクリーンが光線を反射するとき、外部環境光の影響を受けやすいが、挟角β１をβ１＞６０°に設定することは、外部環境光を観察者が視認できない方向に反射・透過させることにつながり、環境光のスクリーン表示画面への影響を低減することができる。したがって、透明表示スクリーンのフレネル微細構造および微細構造角度の設計は、表示スクリーン全体の表示効果を高めるのに寄与する。

【0037】

図３の左図は、線ａ、線ｂがそれぞれ不規則線である場合のフレネル構造ユニットの断面概略図である。本出願では、好ましい実施形態として、図３の左図に示すように、前記線ａ上の任意の点における接線と前記線ｃの挟角α１は、０°＜α１≦６０°であり、該角度範囲内で、任意のフレネル構造ユニットの第１側表面２３上に入射した光線のほとんどは反射光線として観察者の可視範囲内に入射する。さらに、線ａの形状は直線である。さらに、図５に示すように、フレネル構造ユニットにおける前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１は、同心円の中心から離れたフレネル構造ユニットほど大きい。このような構造設計により、透明投影スクリーンが配置された平面に垂直であって、同心円の中心を通過する直線上にプロジェクタが配置される場合、プロジェクタによって投影された光が各フレネル構造ユニットの第１側表面２３で反射されるように十分に照射されることを保証する。

【0038】

本出願では、好ましい実施形態として、各前記フレネル構造ユニットの断面は、図３の右図に示すように、三角形であることが好ましく、図３の右図は、線ａ、線ｂがそれぞれ直線である場合のフレネル構造ユニットの断面概略図であり、前記線ａと前記線ｃの挟角α２は、０°＜α２≦６０°であり、前記線ｂと前記線ｃの挟角β２は、β２＞６０°である。このような構造設計は、外部環境光を観察者が視認できない方向に反射・透過させるのに寄与し、環境光のスクリーン表示画面への影響を低減することができる。任意のフレネル構造ユニットの第１側表面２３上に入射した光線のほとんどは反射光線として観察者の可視範囲内に入射する。さらに、線ａと線ｃを直線に設定することで、透明投影スクリーンの加工設計が容易となり、生産コストを低減することができる。

【0039】

さらに、複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２は同心円の中心から離れるにつれて漸増(増加）する。このような構造設計により、透明投影スクリーンが配置された平面に垂直であって、同心円の中心を通過する直線上にプロジェクタが配置された場合、プロジェクタによって投影された光が透明投影スクリーン上に十分に照射されるのを保証する。さらに、図３の右図および図６に示すように、前記透明投影スクリーンは同心円の中心に最も近い第１側面６と、前記第１側面６に対向して設けられて同心円の中心から遠い第２側面７とを有している。複数のフレネル構造ユニットは、前記第１側面６を含む平面に垂直な方向に沿って、平行にシフトした位置関係にある。フレネル構造ユニットの挟角α２は、第１側面６から第２側面７の方向に向かって単調増加、例えば線形または非線形増加している。プロジェクタから表示層３を含む平面までの垂直距離をＬ、第１側面６を含む平面に平行なプロジェクタを含む平面から第１側面６を含む平面までの垂直距離をｈ、第１側面６を含む平面に平行なプロジェクタを含む平面から第２側面７を含む平面までの垂直距離をＨ、投影スクリーン内のフレネル構造ユニットから第１側面６に平行なプロジェクタを含む平面までの距離が該平面に垂直な方向に沿ってｈからＨまでである場合における、挟角α２の増加傾向が図７に示される。検証の結果、上記構造設計は、プロジェクタによって投影された光を透明投影スクリーンに十分に照射する最適な実施形態であり、透明投影スクリーンの表示均一性が高い。

【0040】

本出願では、別の好ましい実施形態をさらに提供する。図３に示すように、各フレネル構造ユニットの断面は三角形であることが好ましく、前記線ａと前記線ｃの挟角α２は、０°＜α２≦６０°であり、前記線ｂと前記線ｃの挟角β２は、β２＞６０°である。さらに、複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２は同心円の中心から離れるにつれて漸増する。さらに、各前記フレネル構造ユニット上の前記線ｃの長さを実質的に一定にすると共に、複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２を同心円の中心から離れるにつれて漸増させることによって、同心円の中心から遠い投影スクリーン上に投影された光が可視角度で観察者に目に投影されることを保証する。

【0041】

本出願では、別の好ましい実施形態をさらに提供する。図３および図５に示すように、各フレネル構造ユニットの断面は三角形であることが好ましく、前記線ａと前記線ｃの挟角α２は、０°＜α２≦６０°であり、前記線ｂと前記線ｃの挟角β２は、β２＞６０°である。好ましくは、各フレネル構造ユニット上の前記線ａと前記線ｂの交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１を実質的に一定にすると同時に、複数の前記フレネル構造ユニットにおける複数の挟角α２は同心円の中心から離れるにつれて漸増しているため、同心円の中心から遠い投影スクリーン上に投影された光が可視角度で観察者の目に投影されることを保証する。

【0042】

本出願では、好ましい実施形態として、第１屈折率ｎ１は１．４～１．６であり、前記フレネル構造層２を構成する第１透明光学材料は光学グレードの高透過率の光学接着剤であり、光学グレードの高透過率の光学接着剤は、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂および光硬化接着剤の少なくとも１つであるが、これらに限定されない。

【0043】

本出願では、好ましい実施形態として、前記表示層３の厚さｄが５００μｍ以下であり、前記第２屈折率ｎ２がｎ２≧１．６であり、前記表示層３の成形工程は、蒸着、スパッタリング、塗布、サンドブラスト、スパッタリング等のいずれか１つであるが、これらに限定されなく、前記表示層３を構成する第２透明光学材料は、金属または金属酸化物であるが、これらに限定されない。

【0044】

本出願では、好ましい実施形態として、前記ベース層１を構成する材料は、硬質透明材料または可撓性透明材料である。好ましくは、前記硬質透明材料は、ガラスであり、前記可撓性透明材料は、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥ等のいずれか１つであるが、これらに限定されない。

【0045】

本出願では、好ましい実施形態として、前記透明投影スクリーンは保護層５をさらに含み、前記保護層５は前記屈折率整合層４の第１表面上にある。前記保護層５は、抗スクラッチ特性、抗摩耗特性を有し、透明投影スクリーンの表面を保護する役割を果たすことができる。好ましくは、前記保護層５を構成する材料は、ガラス、アクリル、ＰＥＴまたは他の高透過率硬質または可撓性材料等のいずれか１つであるが、これらに限定されない。

【0046】

さらに、本実施例では、フレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線概略図も示される。図６は、主に投影スクリーンのサイズが小さく、人間の目の真正面に位置するときのフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線概略図を示している。このとき、投影スクリーン内のフレネル構造設計によると、投影スクリーンを通過する反射光線が基本的に投影スクリーンに垂直な方向から観察者の目に入射する傾向がある。

【0047】

＜実施例２＞
本出願は、別のフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線概略図をも含む。図８に示すように、該実施例は実施例１の変形であり、透明投影スクリーン中のフレネル構造の同心円の中心がスクリーンの上方にある。このとき、プロジェクタを透明投影スクリーンの上部に配置することができる。これだけから分かるように、１）フレネル構造付き透明投影スクリーンは任意の角度に回転させることができ、そのフレネル構造の同心円の中心は投影スクリーンの端部付近の任意位置に配置され得る。２）透明投影スクリーン内のフレネル構造は任意の角度に回転させることができ、そのフレネル構造の同心円の中心は投影スクリーンの端部付近の任意位置に配置され得る。好ましくは、光源またはプロジェクタが所在する位置は、投影スクリーンに垂直な直線であって同心円の中心を通過する直線上、または投影スクリーンに垂直な直線であって同心円の中心を通過する直線の近くであってもよい。このような構造設計により、透明投影スクリーンが光源またはプロジェクタから放射された光を十分に反射し、スクリーンの表示均一性およびコントラスト輝度を向上させることに寄与する。

【0048】

＜実施例３＞
本出願は、別のフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線概略図をも含む。図９に示すように、該実施例は実施例１の変形である。図９の透明投影スクリーン中のフレネル構造の設計は、主に投影スクリーンのサイズが大きく、投影スクリーン全体が人間の目を含む水平面の上方にある場合に採用される。投影スクリーン上部のいずれか１つのフレネル構造ユニットの第１側表面２３の反射光線は基本的に投影スクリーンに垂直な方向に下方に一定角度だけ偏向されて観察者の目に入射し、投影スクリーン中下部のいずれか１つのフレネル構造ユニットの第１側表面２３の反射光線は基本的に投影スクリーンに平行な方向に観察者の目に入射する。上記目的を達成するために、交差点Ｐから前記線ｃまでの垂直距離ｈ１および／または挟角α１を調整することができる。例えば、各前記フレネル構造ユニット上のｈ１は同心円の中心から離れるにつれて漸増し、および／または各前記フレネル構造ユニット上の挟角α１は同心円の中心から離れるにつれて漸増するなどであってもよい。

【0049】

＜実施例４＞
本出願では、好ましい実施形態として、各前記フレネル構造ユニットの第１側表面２３に凸型または凹型の表面微細構造をさらに設けてもよい。図１０に示すように、図１０の左図は凹型表面微細構造２６を有する第１側表面２３を示し、図１０の右図は凸型表面微細構造２７を有する第１側表面２３を示す。本実施例では、凹型表面微細構造２６と凸型表面微細構造２７の形状は例えば球状、楕円体状または他の規則または不規則に配列された凹型または凸型、または様々な形状の重畳構造であってもよく、繰り返しの説明は省略する。凹型または凸型表面構造設計により、一部の投影光線の反射方向を変化させ、さらに可視範囲を調整することができる。図１１は、凹型表面微細構造２６を有するフレネル構造付き透明投影スクリーンの断面構造を示す概略図であり、図１２は凹型表面微細構造２６を有するフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線概略図を示す。好ましくは、前記凸型または凹型の表面微細構造の成形工程は例えばバンプドット、転写、サンドブラスト、スパッタリングのいずれか１つであってもよい。

【0050】

図１３および図１４に、本出願の技術的解決策におけるフレネル構造付き透明投影スクリーンの投影光線、環境光に対する技術効果図を示す。図１３に示すように、投影スクリーン上部から投影スクリーンに入射した環境光は投影スクリーンによって反射および透過した後再び環境に入射するので、環境光が観察者の可視範囲に入射することが回避され、スクリーン表示効果を確保することができる。図１４に示すように、非投影側から投影スクリーンに入射した光線は投影スクリーンを直接透過して観察者の視線に入射するため、透明投影の効果が得られる。

【0051】

環境光の干渉を受けにくく、高コントラストで鮮明な画像形成が可能な透明投影スクリーンを作製するために、本出願は投影システムをさらに提供する。図６、図８、図９および図１２に示すように、前記投影システムはプロジェクタと透明投影スクリーンとから構成され、前記透明投影スクリーンは上記説明されたフレネル構造付き透明投影スクリーンのいずれか１つの構造である。好ましくは、前記プロジェクタは短焦点距離プロジェクタまたは超短焦点距離プロジェクタである。より好ましくは、前記プロジェクタは、前記透明投影スクリーンが配置された平面に垂直であって、同心円の中心を通過する直線上に配置される。

【0052】

以上のように、本出願はフレネル構造付き透明投影スクリーンを提供するものであって、特定構造を有するフレネル構造ユニットを有することにより、各フレネル構造ユニットに照射された入射光が入射光に対応した位置のフレネル微細構造によって補正され、一定の可視範囲において観察者方向に反射され得る。また、プロジェクタが投影スクリーンの片側に配置されて投影することが多いため、プロジェクタを含む平面から離れた投影スクリーンが光線を反射するとき、外部環境光の影響を受けやすく、画面輝度の均一性が一様ではないので、挟角β１をβ１＞６０°とすることは、外部環境光を観察者の可視範囲以外の領域に反射および透過させるのに有利であり、環境光の投影スクリーン表示効果に対する影響を低下し、スクリーンのコントラストを向上させることができる。

【0053】

本明細書は、実施形態に基づいて説明されているが、各実施形態が独立した技術的解決策を１つだけ含んでいるわけではなく、本明細書の説明は、明瞭にするためのものに過ぎず、当業者は、本明細書を全体として捉えるべきであり、各実施形態における技術的解決策を適切に組み合わせて、当業者が理解できる他の実施形態を形成することもできる。

【0054】

上記の一連の詳細な説明は、本発明の実現可能な実施形態の具体的な説明に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の精神から逸脱することなくなされた等価実施形態または変更は、すべて本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】